應(yīng)用化學(xué)本科專業(yè)實驗教學(xué)改革

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摘要：本文針對應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，采取精選實驗項目、采用開放式教學(xué)、合理的考核方法等，培養(yǎng)學(xué)生獨立自主學(xué)習(xí)能力，尊重事實、事實求是的科學(xué)態(tài)度。通過教學(xué)改革，有效的調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、激發(fā)了學(xué)生的科研興趣、鍛煉了學(xué)生的動手能力。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用化學(xué)；專業(yè)實驗；教學(xué)改革

應(yīng)用化學(xué)專業(yè)橫跨或涉及多個學(xué)科和多個專業(yè)，是一門介于化學(xué)和化工之間的應(yīng)用型的學(xué)科，是化學(xué)學(xué)科中應(yīng)用性最強(qiáng)的培養(yǎng)應(yīng)用型人才的專業(yè)，它培養(yǎng)的人才具備化學(xué)的基本理論、基本知識和較強(qiáng)的實驗技能[1]。創(chuàng)新性、綜合性實驗是進(jìn)行專業(yè)實驗技能訓(xùn)練的不可缺少的組成部分[2]。通過創(chuàng)新性、綜合性實驗，提高了學(xué)生的主動性和動手能力。本文以遼寧工業(yè)大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院的應(yīng)用化學(xué)的專業(yè)實驗教學(xué)為研究對象，從轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念、精選實驗項目、創(chuàng)建綠色實驗項目、增加綜合性實驗項目、努力構(gòu)建開放性實驗平臺及改進(jìn)實驗成績考核方式等方面，探討了我院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)改革與實踐[2]。

一、建立設(shè)計性科研實驗題目遴選機(jī)制、實現(xiàn)教學(xué)和科研結(jié)合

應(yīng)用化學(xué)專業(yè)在進(jìn)行專業(yè)實驗教學(xué)時，學(xué)生已經(jīng)進(jìn)入大四階段，具備了基本實驗技能、必要的合成實驗及儀器分析的基礎(chǔ)。而傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式較單一，在實驗內(nèi)容上驗證性實驗和經(jīng)典實驗及孤立的單元性操作實驗多，不能調(diào)動學(xué)生的積極性，不利于發(fā)展學(xué)生創(chuàng)造性思維。目前的實驗項目已不能滿足當(dāng)代應(yīng)用化學(xué)教育的要求，因此實驗教學(xué)內(nèi)容急需更新，如何設(shè)計出一些新的綜合化學(xué)實驗已成為當(dāng)務(wù)之急[3]。為了更好地展示我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)特色，同時體現(xiàn)當(dāng)前社會研究熱點，我們制定了應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗題目甄選機(jī)制，每年在教師層面上征集實驗題目，擴(kuò)充專業(yè)實驗題目庫[3]。我院具有博士學(xué)位的年青教師比例較高，本院教師主持多項國家級、省級研究項目，具有較高的科研水平。教師從自己的科研項目中設(shè)計出綜合性科研實驗，實驗完整的包括產(chǎn)品合成、分析表征、產(chǎn)品應(yīng)用，必須是“集三位于一體”的綜合性較強(qiáng)的實驗題目，然后學(xué)院在其中精選出能夠強(qiáng)化學(xué)生技能的實驗項目。科研型實驗不僅能把過去的知識全面應(yīng)用和鞏固，通過對相關(guān)領(lǐng)域的前沿問題或研究熱點問題展開研究，能將科研優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為實驗教學(xué)優(yōu)勢，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和獨立思維能力，實驗過程中，學(xué)生始終保持極高的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生不斷要求增加這方面的實驗。科研型實驗使得專業(yè)實驗有了充足的課題，進(jìn)一步拓寬應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生的研究范圍和視野，保證專業(yè)實驗的創(chuàng)新性和研究性[4，5]。

二、在實驗教學(xué)方法上以開放式教學(xué)為主

1.實驗選題。

我院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗的題目庫已經(jīng)建立，題目庫中包括驗證性實驗、綜合性實驗、科研性實驗和設(shè)計性實驗，其中有必做實驗項目（14學(xué)時）和選做實驗項目（18學(xué)時），學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣自由組成2～4人/組，每組學(xué)生可以自由在題目庫中選擇選做實驗項目。

2.實驗組織。

選做實驗項目只給出目標(biāo)產(chǎn)物，不給學(xué)生提供任何形式的實驗講義，學(xué)生需要自己確定實驗流程。學(xué)生根據(jù)實驗要求和實驗室條件，查閱文獻(xiàn)資料，提出幾種可行的實驗方案，然后實驗老師組織學(xué)生進(jìn)行分析討論，在尊重學(xué)生思路和實驗要求的前提下，實驗教師給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，使每組形成一個切實可行的實驗方案并確定具體實驗步驟。

3.開放性實驗。

應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗實施時采取計劃與預(yù)約相結(jié)合。必做實驗按計劃安排實驗周表。驗證性實驗由教師提供詳細(xì)的實驗講義，指導(dǎo)教師依然是知識的提供者，主導(dǎo)實驗的完成。在實驗期間，應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗室全工作日面向?qū)W生開放，學(xué)生選做實驗的方案確定后，可以在網(wǎng)上進(jìn)行預(yù)約[6，7]。在實驗實施中，采用學(xué)生為主體、教師為指導(dǎo)的教學(xué)模式。教師在實驗過程中實行啟發(fā)式、討論式和探索式相結(jié)合的教學(xué)方法，調(diào)動學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣。

三、多媒體教學(xué)技術(shù)的應(yīng)用

實驗是本科應(yīng)用化學(xué)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，主要包括實驗預(yù)習(xí)、實驗操作和實驗報告3個過程。多媒體輔助實驗教學(xué)技術(shù)應(yīng)用于我學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)的始終。我院的實驗教學(xué)中心應(yīng)用化學(xué)網(wǎng)站包括以下內(nèi)容：①常規(guī)儀器如磁力攪拌、恒溫水浴鍋、微波萃取儀、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、馬弗爐和折光儀等的操作方法，通過仿真實驗和教學(xué)視頻展示在屏幕上，讓學(xué)生可以在網(wǎng)上重復(fù)觀看，熟悉設(shè)備的操作。②實驗的預(yù)習(xí)：介紹各實驗的背景知識、產(chǎn)品的應(yīng)用、基本原理、實驗的操作步驟及注意事項等。③介紹相關(guān)實驗的最新研究進(jìn)展，作為實驗資料的擴(kuò)展。④介紹本院教師的研究方向，使學(xué)生了解老師的科研成果，激發(fā)學(xué)生的科研興趣。充分的實驗預(yù)習(xí)對成功實施實驗至關(guān)重要，鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)。完成實驗預(yù)習(xí)后都有一組在線自查測試題目，學(xué)生在課前可以完成實驗預(yù)習(xí)的自查工作，自查未通過不能進(jìn)入實驗室做實驗。實驗指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生測試題目的完成情況，了解學(xué)生對實驗的掌握情況，這樣在課堂上講解實驗時會有所側(cè)重。有效增加了實驗課時的時效性，教師有更多的精力用于指導(dǎo)學(xué)生實驗操作，使學(xué)生的實驗技能得到鍛煉。在應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)中運用現(xiàn)代信息技術(shù)，現(xiàn)代多媒體技術(shù)將實驗過程全面具體地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，學(xué)生可以仔細(xì)地、重復(fù)地觀察實驗過程，有利于學(xué)生對實驗過程進(jìn)行思考和探索，有利于學(xué)生觀察能力的提高[8]。

四、建立公平、公正，具有導(dǎo)向作用的實驗考核體系

應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗為實踐教學(xué)，傳統(tǒng)實驗成績評定主要依據(jù)實驗報告、出勤情況等。有的同學(xué)實驗準(zhǔn)備的充分、實驗操作規(guī)范、但實驗報告不夠完善，而造成實驗成績較低。一些同學(xué)沒有認(rèn)真動手做實驗，且參考別人完成實驗報告，實驗報告書寫完善有可能得到很高成績。這種不公平的成績評定，會打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生失去學(xué)習(xí)主動性和獨立思維能力。我們優(yōu)化實驗考核體系，使考核方式具有導(dǎo)向作用[9，10]。建立合理的實驗考核體系，促進(jìn)學(xué)生積極主動學(xué)習(xí)。新考核體系中成績評定包括5部分：①查閱文獻(xiàn)，設(shè)計實驗方案（30%）；②實驗操作的規(guī)范性（20%）；③實驗結(jié)果與討論或?qū)嶒炚`差分析（10%）；④實驗過程中現(xiàn)場回答提問（20%）；⑤實驗報告（20%）。在確定實驗方案時，各組的每位同學(xué)都需要參加與指導(dǎo)老師的討論，老師很好地了解學(xué)生的準(zhǔn)備情況，促使學(xué)生主動學(xué)習(xí)。在實驗實施中，各種儀器設(shè)備的使用及實驗平臺的搭建反映學(xué)生對實驗操作的熟悉程度。指導(dǎo)教師在實驗進(jìn)行過程中就實驗設(shè)備使用、實驗的注意事項、實驗現(xiàn)象的解釋等方面提問學(xué)生，鍛煉學(xué)生動手能力、安全意識和認(rèn)真觀察的能力。實踐教學(xué)側(cè)重學(xué)生理論結(jié)合實際能力的培養(yǎng)，因此采取全程考核，以全面反映學(xué)生實驗的實際情況。實驗結(jié)果的好壞、產(chǎn)率的高低不是判定實驗成績的唯一標(biāo)準(zhǔn)。如果實驗出現(xiàn)問題而不能完成部分或全部實驗，學(xué)生應(yīng)提供“實驗誤差/失誤分析”，鼓勵學(xué)生重做實驗且不影響實驗成績。這樣可以使學(xué)生養(yǎng)成尊重事實，事實求是的科學(xué)態(tài)度，能夠有效防止實驗數(shù)據(jù)造假等學(xué)術(shù)不端行為的產(chǎn)生。實驗完成后，每組同學(xué)寫一份實驗總結(jié)報告，并與相同實驗項目的其他組的同學(xué)進(jìn)行單因素條件的比較，討論實驗影響因素對實驗結(jié)果的影響。要求學(xué)生形成完整的實驗報告，包含實驗方案、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)的記錄和分析、實驗方案的對比和改進(jìn)等內(nèi)容。實驗訓(xùn)練學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的整理、分析、歸納總結(jié)的能力，鍛煉學(xué)生論文的撰寫能力，為以后的畢業(yè)論文書寫打下良好基礎(chǔ)。鼓勵學(xué)生以小組為單位自主確定實驗方案，獨立記錄和分析實驗數(shù)據(jù)，使學(xué)生養(yǎng)成認(rèn)真觀察和獨立思考的習(xí)慣、實事求是的科學(xué)態(tài)度和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，激發(fā)學(xué)生主觀能動性和創(chuàng)新思維能力。

五、結(jié)論

應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)是將知識轉(zhuǎn)變成能力，在應(yīng)用能力的培養(yǎng)過程中實踐是重要途徑。應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗通過甄選實驗項目，結(jié)合開放式和現(xiàn)代多媒體教學(xué)方法及采用具有導(dǎo)向作用的考核方法，體現(xiàn)化學(xué)實踐的創(chuàng)新要求，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、加強(qiáng)自主學(xué)習(xí)的能力、培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。我學(xué)院的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗的教學(xué)模式仍處于探索階段，以后工作的改進(jìn)措施：①增加設(shè)計型實驗和科研型實驗的比例；②使實驗室開放常態(tài)化，發(fā)展學(xué)生的個人能力；③增加專業(yè)教師指導(dǎo)實驗的比例，能夠更好的促進(jìn)理論課和實驗教學(xué)的相互結(jié)合。

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作者：李東娟 張啟儉 唐克 單位：遼寧工業(yè)大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院